Энергетические органоиды клетки-пластиды и митохондрии.

Пластиды встречаются у высших растений, низших водорослей и у некот. одноклеточных организмов. Пл. характеризуются наличием пигментов, обуславливающих их окраску, а также способностью синтезировать и накапливать запасные вещества. Наиболее распространены из пластид хлоропласты, участвующие в процессе фотосинтеза.

Формы, размеры и число хл. варьируют в клетках разных видов растений. Обычно они имеют эллипсоидную форму. Хл. ограничены двумя мембранами (натужней и внутренней), между которыми находится узкое межмембранное пространство. Внутренняя мембрана окружает бесцветную строму (матрикс), в которой содержаться нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК), рибосомы, зерна первичного (ассимиляционного) крахмала и осмиофильные глобулы (пластоглобулы). В строму погружены тилакоиды, в мембранах которых находятся энергетические системы хлоропласта Тилакоиды могут свободно располагаться встроме (тилакоиды стромы) илигруппироваться вгруппы (тилакоиды гран). Тилакоиды гран являются автономными энергетическими элементами, и целесообразность объединения их в граны объясняется необходимостью максимального использования энергии солнечных лучей. Отдельные граны связываются между собой тилакоидами стромы. Тяжи тилакоидов стромы позволяют гранам перемещаться внутри хлор-а, по ним же происходит перераспределение продуктов фотосинтеза Количество тилакоидов в гране может быть более 50, среднее количество гран в хлор-е варьирует в пределах от 40 до 50.

Процесс фотосинтеза: 2 фазы - световая и темновая. В световой: поглощение энергии солнечного света хлорофиллами и превращение ее в химическую энергию. Фаза завершается синтезом АТФ и восстановлением кофермента НАДФ' Н (фотофосфорил ированием). Темновая фаза - в строме. В результате синтезируются органические вещества (восстановление С02 и соединение его с Н2, приводящий к образованию углеводов). Синтезируемая глюкоза поступает в цитоплазму или сохраняется в строме в виде полимера (крахмала).

Митохондрии - обязательные органоиды эукарнотической клетки. Они имеют особое значение, т.к. участвует в выработке АТФ - макроэргического соединения, необходимого для осуществления процессов жизнедеятельности клеток. Форма, размеры, число и локализация MX варьируют в клетках разного типа и зависят от их функционального состояния. Увеличение функциональной нагрузки на клетку приводит к увеличению числа митохондрий и их размеров. Чаще всего MX имеют вид гранул или нитей и локализуются в тех участках клетки, где протекают активные процессы, нуждающиеся в энергии.

MX имеют сложную структуру: 2 мембраны (наруж. и внутренняя), межмембранное пространство и матрикс. Внутренняя мембрана образует складки (кристы). Кристы не формируют изолированные осеки вматрнксе, поскольку не соприкасаются с противоположной стороной внутренней мембраны. Поверхность внутренней мембраны покрыта гребневидными телами (АТФ-сомами), прикрепленными к ним с помощью ножки. Грибовидные тельца в большом количестве содержат фермент АТФазу, участвующую в сопряжении окисления и фосфорилирования. Матрикс чаще всего выглядит гомогенным. В нем обнаружена ДНК, РНК, рибосомы, аминокислоты, ферменты (ферменты окисления жирных кислот и цикла Кребса).

MX и ПЛ это биохимич. машины, осуществляющие преобразование энергии - у MX за счет окислительного фосфорилирования, у хлоропластов - фотофосфорилирование. Их отличия: окисл. фосфор-ие не зависит от наличия солн. света, процесс идет непрерывно, в нем используется 02 и освобождается С02. Для фотофосф-ия необходима энергия солнечного света, поэтому он протекает периодически. + используется вода и двуокись углерода

При фотофос-ии образ-ся гораздо меньше АТФ, чем при ок. фосф-ии.

24.Митоз. его стадии и значение.(непрямое деление клетки).

Слагается из кариогенеза и цитогенеза. Это наиболее распространенный способ. Биологический смысл – равномерное распределение хромосом между дочерними клетками. Деление всех эукариотических клеток связано с конденсацией реплицируемых хромосом, которые приобретают вид плотных нитчатых структур. Нитчатые хромосомы переносятся в дочерние клетки специальной структурой - веретеном деления. Фазы: профаза, прометофаза, метафаза, анафаза, телофаза, которым предшествует достаточно длительная интерфаза. ПРОФАЗА: реорганизация ядра и формирование митотического аппарата. Конденсируются и укорачиваются хромосомы, что позволяет их увидеть в световой микроскоп. Формируется веретено деления. У животных и низших растений в процессе деления принимают участия центриоли, образующие митотический аппарат- они реплицируются и расходятся к противоположным полюсам. Митотическое веретено представляет систему волокон, состоящих из микротрубочек и связанных с ними белков. Ядрышки уменьшаются в размерах и исчезают. В поздней профазе ядерная оболочка разрушена. В профазных хромосомах уже можно наблюдать зрелые кинетохоры, которые не имеют никаких связей с микротрубочками, т.е. кинетохоры не нуклеируют образование микротрубочек. Конденсация хромосом в профазном ядре совпадает с резким уменьшением транскрипционной активности хроматина, которая полностью исчезает к середине профазы. В связи с падением синтеза РНК и конденсацией хроматина происходит инактивация и ядрышковых генов. В начале профазы разбираются микротрубочкн в цитоплазме и начинается бурный рост множества астральных микротрубочек вокруг каждой из удвоившихся диплосом. Механизм профазного расхождения полюсов пока не ясен: возможно, идущих навстречу друг другу антипараллельные микротрубочки как-то взаимодействуют между собой, приводит к стабилизации и расталкиванию полюсов. МЕТАФАЗА: происходит перемещение хромосом на экватор клетки. К кинетохорам хромосом прикрепляются веретена. Хромосомы, находящиеся на экваторе, удерживаются под влиянием уравновешивающих сил притяжения к двум полюсам. В хромосомах начинают разъединятся хроматиды, которые остаются связанные только в области центромерных районов. Предполагают, что удержание хроматид вместе до начала анафазы обеспечивается за счет нереплицированной ДНК центромерного района. На этой стадии хромосомы достигают максимальной конденсации. АНАФАЗА: хроматиды-сестринские хромосомы, полностью разъединяются и расходятся к противоположным полюсам клетки. Сигнадом к началу анафазы служит завершение репликации ДНК центромеры. При движении центромера находятся впереди и направлена в сторону полюса, а плечи откинуты к центру веретена. При утрате центромерного района хромосома лишен способности к движению.Также наблюдается дополнительное расхождение самих полюсов, расстояние между ними увеличивается в 15 раз. Удаление обеспечивается благодаря скольжению и росту микротрубочек.

ТЕЛОФАЗА: хромосомы деконденсируются, формируются ядрышки, восстанавливается ядерная оболочка. От полюса к экватору происходит разрушение митотического веретена, а затем деление цитоплазмы (цитокенез)- у животных путем образования перетяжки (уч актиновые филаменты), у растений- образование пергородки (пузырьки комплекса гольджи и эпр).

25.Мейоз.

Мейоз открыл в 1884г. Ван-Бенеден. Мейоз - специфический тип деления, в результате которого формируются половые клетки и споры. Мейоз обеспечивает редукцию числа хромосом, необходимую для осуществления полового процесса, и перерекомбинацию хромосом, полученных от разных родителей. 3 типа мейоза: 1. зиготный; 2. гаметный; 3. промежуточный. Зиготный - мейоз наступает сразу после оплодотворения в зиготе (водоросли, грибы). Гаметный - встречается у многоклеточных животных, некоторых высших растений и простейших. В жизненном цикле организмов с таким типом мейоза преобладает диплоидная фаза, гаплоидная редуцирована

Промежуточный(споровый) - встречается у высших растений. Отличается от предыдущего типа тем, что в результате завершения мейоза у растений формируются гаплоидные мужские микроспоры и женские мегаспоры. Стадии мейоза. Начинается в S-фазе. В результате мейотические хромосомы приобретают иной тип морфологии по сравнению с митозом. Уменьшается число точек инициации репликации, увеличивается длина репликонов, происходит гетерохроматизация большей части хроматина (прелептотенная конденсация). Этот хроматин становится позднереплицирующимся. Наблюдается очень сильное укорочение хромосом. Временно блокируется репликация небольшой фракции гДНК. Эти события детерминируют наступление мейоза. Клетки, входящие в мейоз, имеют 2п, 4с.

Пролептотена - стартовая точка мейоза и характеризуется весьма специфической формой укладки хромосом. Расположение хромосом повторяет телофазную поляризацию ядра При переходе к лептотене (стадия тонких нитей) происходит развертывание хромосом, почти полная их деконденсация, на фоне которой видны мелкие хромомеры. Хромосомы приобретают определенную полярную ориентацию. Они соединены в единый клубок, в котором в световой микроскоп невозможно различить индивидуальные хромосомы. С помощью электронного микроскопа установлено, что теломерные участки гомологичных хромосом локализованы рядом на определенных участках внутренней оболочке ядра, с помощью прикрепительного диска Здесь происходит подготовка конъюгации хромосом. В этот период обнаруживается формирование в каждом из гомологов характерных осевых структур. Они необходимы для построения в зиготе синаптонемального комплекса (СК). Хромосомы уже удвоены, но сестринские хроматиды различить не удается. Зиготена(стадия сливающихся нитей) характеризуется появлением точек конъюгации гомологов. В результате конъюгации образуются пары хромосом или биваленты. В биваленте каждая хромосома состоит из 2-х хроматид. В течении зиготены конъюгация завершается по всей их длине. В ходе лептотены начала зиготены у животных часто наблюдается образование характерной картины «букета» хромосом. Она возникает в тот момент, когда часть хромосом завершила конъюгацию. У растений такой картины нет - у них на этой стадии формируется сннезис (хромосомы в клубке). Конъюгации гомологичных хромосом предшествует репликация зДНК(0,3% от всей длины ДНК в клетки). Если с помощью ингибиторов подавить этот небольшой дополнительный синтез ДНК, то конъюгация хромосом прекращается. На основании этого сделали предположении, что специфические по своему строению участки гДНК на гомологичных хромосомах «узнают» друг друга и на некоторое время образуют стабильные связи, необходимые для закрепления хромосом одна вдоль другой. Формируется синаптонемальный комплекс. Объединение гомологов чаще всего начинается в теломерах в связи с ядерной оболочкой и центромерах. В этих местах, а позднее и в других по длине соединяющихся хромосом белковые тяжи сближаются на расстояние около 100 им. Между ними образуются связки и формируется полная структура СК. СК имеет вид трехслойной ленты, состоящей из боковых белковых компонентов (толщиной 30-60 им), центрального элемента (толщиной 10-40 нм). Боковые элементы отстоят дуг от друга на 60-120 нм.

Пахитена(стадия толстых нитей) - отмечается сильное укорочение бивалентов, в результате усиления конденсации. В пахитене четко выражена хромомерная стуктура хромосом. В пахитене происходит кроссинговер. Генетическим следствием кроссинговера является рекомбинация сцепленных генов.В пахитене также синтезируется небольшое количество ДНК, эта ДНК очень консервативна и состоит из мнгжества семейств 1000-кратных повторов по 1-2 тыс.н.п. В результате этого синтеза не образуется дополнительной или недостоющие фрагменты ДНК, а восполняются утраченные.Для пахитены характерно значительное увеличение в размерах ядра и ядрышка. Для этой стадии характерно образование хромосом типа «ламповых щеток». Днплотена (стадия двойных нитей) - биваленты выявляются очень четко. Начинается отталкивание гомологов, в местах где произошел кроссинговер образуются хиазмы. На этой стадии хромосомы конденсируются в еще большей степени, чем в пахитене.

Диакинез - происходит уменьшение числа хиазм. Биваленты располагаются на периферии ядра, еще более укороченные, чем в диплотене. Происходит потеря ядрышек.

В метафазе! - биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости веретена

В анафазе! - расхождение хромосом. Расходятся не сестринские хроматиды, а гомологичные хромосомы, состоящие из 2-х сестринских хроматид

Вслед за телофазой I следует короткая интерфаза, в которой ДНК не синтезируется.

Клетки приступают к следующиму делению, которое по морфологии и последовательности не отличается митотического деления: парные сестринские хроматиды, связанные в центромерных участках, проходят профазу и метофазу; в анафазе они разъединяются и расходятся в дочерние клетки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: